FI92478B - Ruuvipuristin - Google Patents

Description

C9',rQ

ν' iL “I : O

Ruuvipuristin

Keksinnön kohteena on patenttivatimuksen 1 mukainen laitteisto kosteiden selluloosaa sisältävien ja/tai muiden kuitu-5 maisten, kappaleiden muodossa olevien materiaalien puristamiseksi ja kuivaamiseksi.

Tämän keksinnön kohteena on ruuvipuristin, joka puristaa ja kuivattaa enemmän tai vähemmän kosteita selluloosaa sisältä-10 viä ja/tai kuitumaisia, kappaleiden muodossa olevia materiaaleja, esim. jätepaperia, puuta, ruohoa, olkia tai muita sadonkorjuutuotteita, turvetta, kaarnaa, selluloosaa ja vastaavia brikettien muodostamiseksi, joka ruuvipuristin käsittää syöttöyksikön, jossa on syöttöosa puristettavaa mate-15 riaalia varten, vähintään yksi puristuskartio materiaalin puristamiseksi voimakkaasti, poistoaukko puristettua ja kuivatettua tuotetta varten, pyörivä ruuvi, joka ulottuu syöt-töyksiköstä ainakin ensimmäiseen puristuskartioon, samoin kuin käyttölaite ruuvin pyörittämiseksi.

20

Puristimissa, joita käytetään brikettien valmistamiseksi yllä mainitun tyyppisistä kuitumaisista materiaaleista, käytetään yleisesti sylintereitä ja mäntiä puristavina laitteina. Käytettävissä olevilla, tähän periaatteeseen perustuvilla 25 rakenteilla voidaan valmistaa brikettejä materiaaleista, joiden kosteusprosentti on alle 20 %. Tunnetaan myös ruuvi-puristimia erilaisina rakenteina kappaleiden muodossa esiintyvien kuitumateriaalien ja muiden kokoonpuristuvien materiaalien kuivattamiseksi. Esimerkkejä tällaisista ruuvipu-30 ristimistä on esitetty julkaisuissa US-A-2 615 385 ja US-A4 121 967. Näiden ja muiden tunnettujen ruuvipuristimien avulla voidaan kuivattaa hyvin suuren kosteuspitoisuuden omaavia materiaaleja, mutta ei sellaisessa määrin, kuin mitä vaaditaan, kun valmistetaan polttoainebrikettejä. Lisäksi on 35 julkaisusta FR 2 555 100 tunnettu ruuvi materiaalin vaivaamiseksi ja extrudoimiseksi. Tässä julkaisussa ei kuitenkaan ole kuvattu kuinka ruuvia voitaisiin käyttää materiaalin veden o ? 'r" q 2 poistoon. Perusongelmana, jota ei voida ratkaista tunnetun tekniikan mukaisesti, on se, miten voidaan poistaa vesi puristusalueelta hyvin korkeissa paineissa, joita tarvitaan suuren vedenpoiston aikaansaamiseksi, puristamatta samanai-5 kaisesti puristettua materiaalia ulos yhdessä veden kanssa. Tavanomaisesti puristuskartio varustetaan vedenpoistoaukoil-la, esim. sellaisissa rakenteissa, jotka on esitetty yllä mainituissa patenttijulkaisuissa, mutta ne tekevät mahdottomiksi ne korkeat paineet, joita tarvitaan veden poistamiseksi 10 hyvin suuriin kuivapitoisuuksiin puristetussa materiaalissa. Jos painetta nostetaan puristuskartiossa hyvin korkeisiin tasoihin, puristettu materiaali "suihkutetaan" yksinkertaisesti ulos aukkojen kautta. Jos toisaalta nämä vedenpoistoau-kot eliminoidaan edellytysten aikaansaamiseksi hyvin korkeil-15 le paineille puristuskartiossa, vesi suljetaan sen sisään. Tämä ongelmien ryhmä näyttää olevan ensisijaisena syynä siihen, miksi ruuvipuristimia ei ole tähän mennessä voitu käyttää kosteiden, kuitupitoisten materiaalien kuivattamiseksi hyvin suuriin kuivuuspitoisuuksiin yhtenäisten puristus-20 kappaleiden valmistamiseksi.

Tämän keksinnön tehtävänä on saada aikaan johdanto-osassa esitetyn tyyppinen ruuvipuristin, jonka avulla voidaan kuivattaa ja valmistaa brikettejä yllä mainituista materiaa-25 leista, joiden kosteuspitoisuus on jopa 60 %, kovien, melko yhtenäisten brikettien valmistamiseksi, joissa on hyvin suuret kuivapitoisuudet. Nämä ja muut tehtävät voidaan ratkaista siten, että ruuvipuristin käsittää vähintään yhden ensimmäisen puristuskartion materiaalin puristamiseksi voimakkaasti, 30 että mainitun puristuskartion vaippa on vedenpitävä ainakin tämän vyöhykkeellä, että vaippaosa, jossa on vedenpoisto-reikiä, on sijoitettu syöttöosan ja ensimmäisen puristus-kartion väliin, ja että mainittu ruuvi ulottuu syöttöosasta mainitun vedenpoistoreikiä sisältävän vaippaosan läpi mainit-35 tuun puristuskartion vyöhykkeeseen, jossa on vedenpitävä vaippa. Olemme todenneet, että jos ruuvipuristin muodostetaan tällä tavalla, siitä voidaan poistaa vesi hyvin tehokkaasti,

II

C ' ’ O

( (.. “i o 3 myös silloin, kun lähtöaineen kosteuspitoisuus on hyvin suuri. Tämä keksintö ei perustu mihinkään erityiseen teoriaan, joka vaatii, että on selitettävä tieteellisesti, miksi tämä vaikutus saadaan aikaan. Kuitenkin suoritetut kokeet 5 osoittavat, että ruuvi vaivaa pyöriessään materiaalia alistamalla se toistuvasti suuriin paikallisiin paineennousuihin ja paineenlaskuihin, mikä näyttää saavan aikaan sen, että puristettuun materiaaliin muodostuu ontelolta kierteen kierroksessa, joihin onteloihin vesi voidaan kerätä neste- ja/tai 10 kaasufaasissa paineessa sen tyhjentämiseksi taaksepäin kierteen kierrokseen ruuvin pyöriessä puristetun materiaalin paineen vaikutuksessa. Testattaessa ruuvin erilaisia malleja, ei ole voitu täysin määrittää, ovatko ruuviakselin vai kierteen epäkeskeisyydet pääsyynä siihen, että saadaan haluttu 15 vaikutus. Mahdollisesti saadaan aikaan ruuvin ytimen ja kierteen epäkeskisyyksien välinen yhteistoiminta ja siten sekä ydin että kierre tulisi muodostaa epäkeskeisiksi tällä alueella. Kierteen epäkeskeisyys saadaan edullisesti aikaan muodostamalla se aaltomaiseksi.

20

Kosteuden poistamiseksi, joka puristetaan taaksepäin puristimessa, vaippaosa on järjestetty edullisesti syöttöosan täysin vaipoitetun puristuskartion tai puristuskartioalueen väliin, joka vaippaosa on varustettu vedenpoistoaukoilla.

25 Jotta tätä vettä ei suljeta puristuskappaleen keskiosaan, vaan se voi puristua ulos vaipan vedenpoistoaukkoihin päin, ruuvipuristin on erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti järjestetty siten, että puristuskappale halkaistaan veden-poistoaukkojen alueella tai tämän alueen lähellä, niin että 30 vesi voidaan poistaa puristuskappaleen keskiosasta rakojen kautta ulos vaippaan päin ja sitten siinä olevien vedenpois-toaukkojen kautta.

Tämän keksinnön muut luonteenomaiset piirteet ja tunnusmerkit 35 sekä edut selviävät oheisista patenttivaatimuksista sekä seuraavasta erään edullisen suoritusmuodon selityksestä.

4 O } V.

ν -:. ”l · ν_.

Seuraavassa erään edullisen suoritusmuodon selityksessä viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 on pitkittäisleikkauskuva ruuvipuristimesta, 5 kuvio 2 on sivukuva ruuvista, ja kuvio 3 esittää ruuvia kuvion 2 viivaa III - III pitkin, 10 kuvio 4 esittää pitkittäisleikkauskuvaa vedenpoistosylinte-ristä ja siihen liitetystä ensimmäisestä puristuskartiosta.

Kuviossa 1 esitetty ruuvipuristin 1 on asennettu perustalle 1. Ruuvi on asennettu perustalle 1 sen syöttöosan 2 avulla, 15 joka on varustettu syöttöosalla 3. Syöttösuppilo 4 on järjestetty syöttöosan yläpuolelle. Suppiloon 4 on sijoitettu pystysuorassa suunnassa värähtelevä alassyöttölaite 5, jota käytetään kämmen 6 ja voimansiirtolaitteen 7 kautta sähkö-moottorin 9 käyttöakselilla.

20 Käyttöakseli 8 ulottuu akselipesän 10 läpi ruuvin 11 käyttämiseksi.

Ruuvi 11 ulottuu syöttöosan 3 läpi, edelleen vedenpoistosy-25 linterin 12 läpi ja lopuksi ensimmäiseen puristuskartioon 13. Toista puristuskartiota, joka muodostaa ensimmäisen puristus-kartion 13 suoran jatkeen, on merkitty numerolla 14 ja numerolla 15 on merkitty päätesuutinta, jossa on kolmas kartio-mainen kutistuskohta 16.

30

Vedenpoistosylinteri 12 ja siihen liittyvän ensimmäisen pu-ristuskartion 13 alkuosa, kuvio 4, on varustettu sisäsivulta sinänsä tunnetulla tavalla pitkittäisillä tangoilla 17, jotka estävät puristusmateriaalien pyörimisen kierteen kierroksessa 35 ruuvin 11 kanssa. Takaosassaan - tätä aluetta on merkitty numerolla 18 - vedenpoistosylinterin 12 vaippa on varustettu useilla vedenpoistorei'illä 19, jotka on jaettu vaipan ympä- li -I . Ο 5 rille. Niiden läpimitta on 3 mm. Vedenpoistoalue 18 on ympäröity suojuksella 20, joka kerää veden, joka virtaa tai pakotetaan rei/istä 20. Suojuksesta 20 tulevaa vedenpoisto-putkea on merkitty numerolla 21. Ensimmäinen puristusalue 13 5 on ympäröity keskiosassaan jäähdytysvaipalla 22, jonka kautta jäähdytysvesi virtaa.

Ruuvin 11 kierre tai siivet 28 eivät ulotu toiseen puristus-kartioon 14, jotka on kiristetty kierteiden 23 avulla ensim-10 mäiseen puristuskartioon 13, mutta sitä vastoin ruuvin ytimen 27 jatke ulottuu jatkokappaleella 45 toiseen puristuskartioon 14. Tämä toinen puristuskartio 14 on ympäröity jäähdytysvaipalla 24, jonka kautta jäähdytysvesi virtaa lämmön poistamiseksi, joka kehittyy myös tässä toisessa puristuskartiossa.

15 Päätesuutin 16, jonka päätesisäläpimitta 25 valitaan briket-tien halutun läpimitan mukaisesti, on asennettu myös edelliseen puristuskartioon ruuvaamalla.

Ruuvin 11 ytimessä 27 on pienenevä läpimitta sen pituudella 20 ja osittain myös vaihteleva muoto. Kierteessä 28 on vaihte-leva nousu ruuvin pituudella. Pääosaansa pitkin kierteessä 28 on sylinterimäinen ulkoääriviiva, joka muuttuu ensimmäisen puristuskartion 13 alueella kartiomaiseksi. Ruuvi 11 voidaan kierteen 28 vaihtelevan nousun suhteen jakaa useiksi alueiksi 25 I - VI:

alue I - suuri nousu - l kierteen kierros 28A

alue II - kohtalainen nousu - 3 kierteen kierrosta 28B

alue III- hyvin suuri nousu - 1 kierteen kierros 28C

30 alue IV - kohtalainen nousu - 3 kierteen kierrosta 28D

alue V - pieni aaltomainen nousu - 3 kierteen kierrosta 28E

Suuri nousu ensimmäisessä kierteen kierroksessa 28A, alue I, tekee helpommaksi ruuville 28 vastaanottaa korkeampaa mate-35 riaalia, kuten esim. suuria paperipaakkuja, levyjä tai vastaavia. Seuraavalla alueella II syöttöosassa 3 kierteen nousu on hieman pienempi ja näiden kolmen kierteen kierroksen 28B

6 s. >„

f.. "t . \J

aikana tapahtuu materiaalin määrätty kokoonpuristuminen. Ensimmäisessä kierteen kierroksessa 28C, alue III, veden-poistosylinterissä 12 hyvin suuri kierteen nousu johtaa pu-ristusmateriaalin repeytymiseen uudestaan, mikä saa aikaan-5 sen, että materiaaliin muodostuu useita rakoja etupäässä sä-teittäisessä suunnassa. Tämän jälkeen materiaali tiivistetään jälleen seuraavissa kolmessa kierteen kierroksessa 28D alueella IV vedenpoistosylinterissä 12. Päättävällä alueella V puristuskartiossa 13 ruuvilla 11 on kartiomainen muoto.

10 Päättävä kierteen kierros alueella IV ulottuu puristuskar-tioon 13 kohtalaisella nousulla. Seuraavissa kolmessa kierteen kierroksessa 28E on hyvin pieni aaltomainen nousu. Tämä ominaisuus sekä kierteen kierroksen kartiomaisesti pienenevä muoto saa aikaan puristusmateriaalin hyvin voimakkaan lisä-15 puristuksen, jolloin kehittyy hyvin suuri paine ja lämpö.

Kierteen aaltomainen tai kiertyvä muoto saa aikaan puristus-materiaalin kokoonpuristumisen nykäyksittäin, mikä on osoittautunut erittäin tehokkaaksi maksimaalisen puristuksen aikaansaamiseksi ja näyttää samalla helpottavan veden poistoa. 20 Viimeksi mainittu vaikutus näyttää tapahtuvan päästö- tai purkausvaiheissa, jotka seuraavat kierteen jokaista aallon harj aa.

Ruuvin ydin 27 on muotoiltu kierteen radalla kierteen kier-25 rosten välissä siten, että kierteen radan pohja on aksiaalisissa osissa maljan muotoinen, mikä on sinänsä tunnettua. Ruuvin ytimen 27 keskiläpimitta on ensimmäisellä kolmella alueella I - III ja myös suunnilleen puolella neljännestä alueesta IV muuttumattomasti sama. Kuitenkin ruuvin ytimen 27 30 muoto jäljellä olevassa osassa on melko monimutkainen. Siten kierteen radan X läpimitta on pienempi kuin edellisessä kierteen kierroksessa. Siten läpimitta pienenee edelleen, mutta eri asteissa kiertoakselin eri puolilla, kuten on esitetty kuvioissa 2 ja 3. Samalla kun ytimen läpimitta pienenee 35 symmetrisesti, kartiomaisesti aksiaalisessa osassa, kuvio 2, se pienenee epäsymmetrisesti osassa, joka kulkee poikittain edelllisen suhteen, kuvio 3. Siten pienin säde Rl kierteen 11 » 7

<*·._ · ~· ,-s <·;, - U

radan pohjassa 40 on huomattavasti pienempi kuin pienin säde R2 kierteen radan pohjassa 41 ruuvin vastakkaisella sivulla. Sama suhde esiintyy seuraavassa kierteenkierroksessa, jossa säde R3 on pienempi kuin R4. Eräänä erityisenä piirteenä on 5 se, että säde Rl on pienempi kuin suurin säde R5 kierteen radan pohjassa 42. Siten kierre 28 samoin kuin ydin 27 on suunniteltu siten, että puristusmateriaali alistetaan voimakkaille paikallisille paineennousuille, joita seuraavat pai-neenlaskut puristuskartiossa 13, joka on vedenpitävä. Tämä 10 tarkoittaa varmuudella sitä, että puristusmateriaali vaivataan perusteellisesti puristuskartiossa 13, niin että muodostuu ontelolta, joihin vesi ja höyry voidaan kerätä korkeassa paineessa ja korkeassa lämpötilassa. Nämä ontelot pakotetaan taaksepäin. Miksi näin tapahtuu, on vaikeaa selittää ja sitä 15 voidaan tarkastella ainoastaan tosiasiana. Siten vesi ja höyry, jotka kerääntyvät näihin onteloihin, kuljetetaan asteittain taaksepäin, mikä tapahtuu nykäyksittäin. Koska ainoastaan rajoitettu määrä höyryä tiivistetään korkeassa paineessa jokaiseen onteloon, eliminoidaan ne vaarat, joita 20 muuten liittyy suureen höyrynpaineeseen.

Päätetappi 45 on sijoitettu epäkeskeisesti, mutta se on yhdensuuntainen ruuviakselin suhteen, mikä merkitsee sitä, että sen kärki 46 pyöriessään muodostaa pienen ympyrän, joka estää 25 kanavan tukkeutumisen, jonka ruuvin ydin 27 on muodostanut puristuskappaleen keskiosaan. Siten viimeistelty brikettima-teriaali, joka puristetaan päätesuuttimen 15 läpi, on putkimainen, niin että höyry voi poistua myös puristuskartiosta 13 tässä keskeisessä kanavassa, jossa kulku pidetään vapaana 30 koko ajan epäkeskisesti pyörivän tapin 45 avulla.

Kierteen aaltomainen tai kiertävä muoto päätealueella 5 on esitetty kuviossa 2. Siten tämän alueen kierteet on varustettu kahdessa ensimmäisessä kierteen kierroksessa kahdella 35 eteenpäin suunnatulla osalla 46, 47 aallon harjanteina. Siten näiden harjanteiden tangenttien 50 ja kuvitellun tangentin välissä on kulma kierteen normaalia muotoa vasten. Tätä

S <v- “l . U

8 kulmaa on merkitty kirjaimella A kuviossa 2.

Päästön helpottamiseksi päätesuuttimessa se voidaan valmistaa pyöriväksi. Käyttöelintä suuttimen pyörittämiseksi on merkit-5 ty symbolisesti numerolla 51.

n

Claims (6)

9 C '· - s e„ ~i . u

1. Ruuvipuristin kosteiden selluloosaa sisältävien ja/tai muiden kuitumaisten, kappaleiden muodossa olevien materiaali- 5 en, esim. jätepaperin, puun, ruohon, olkien tai muiden sadon-korjuutuotteiden, selluloosan, turpeen, kaarnan ja vastaavien puristamiseksi ja kuivattamiseksi, joka ruuvipuristin sisältää syöttöosan (3) puristettavaa ja kuivattavaa materiaalia varten, kuivausosan, ja poistoaukon puristettua ja kuivatet-10 tua tuotetta varten, pyörivän ruuvin (11), ja käyttölaitteen (8, 9) ruuvin pyörittämiseksi, joka ruuvi on sijoitettu epäkeskeisesti ruuvin kiertoakselin suhteen ja vastaavasti ytimen keskiruuviviivan suhteen, tunnettu siitä, että ruuvipuristin käsittää vähintään yhden, ensimmäisen puristus-15 kartion (13) materiaalin puristamiseksi voimakkaasti, että mainitun puristuskartion (13) vaippa on vedenpitävä ainakin tämän vyöhykkeellä, että vaippaosa (12), jossa on vedenpois-toreikiä (19), on sijoitettu syöttöosan (3) ja ensimmäisen puristuskartion (13) väliin, ja että mainittu ruuvi (11) 20 ulottuu syöttöosasta (3) mainitun vedenpoistoreikiä sisältävän vaippaosan (12) läpi mainittuun puristuskartion (13) vyöhykkeeseen, jossa on vedenpitävä vaippa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu 25 siitä, että puristuskartion alueella oleva ruuvi on kar- tiomainen.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että puristuskartion alueella oleva ruuvin kierre on 30 aaltomainen.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen laite, tunnettu siitä, että ruuvin ydin on varustettu jatkeella epäkeskeisen tapin (45) muodossa. 35

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu : siitä, että kierteessä on olennaisesti suurempi nousu veden- 10 /"S / P~ /- v; .· V ·;. “{ · ' . poistoaukkojen alueen alueella tai sen vieressä puristusma-teriaalin repimiseksi, niin että vesi voi virrata puristusma-teriaalin keskiosista vaippaan ja vedenpoistoaukkoihin päin.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että epäkeskeinen tappi (45) ulottuu toiseen puristus-kartioon. .-V *> .·= r- r ii V "